Fasahar firikwensin hoto na hyperspectral yana samun karuwa sosai a sassa kamar aikin gona, masana'antu, magunguna, da tsaro, godiya ga ikon gani fiye da abin da ake iya gani. Ko da yake sunansa na iya yin sauti mai rikitarwa, aikinsa yana dogara ne akan ƙa'idodin gani waɗanda ke ba da damar gano kayan da abubuwa ta hanyar abubuwan da suke gani.
A cikin wannan labarin, za mu bincika ainihin abin da ainihin firikwensin hoton hyperspectral yake, yadda ya bambanta da sauran nau'ikan na'urori masu auna firikwensin kamar na'urori masu auna sigina da yawa, halayen fasaha, da manyan aikace-aikacen su. Za mu kuma bincika fa'idodin da wannan fasaha ke bayarwa da ƙalubalen da take fuskanta a yanzu.
Menene firikwensin hoto na hyperspectral?
Un hyperspectral firikwensin Na'ura ce da ke iya ɗaukar hotuna masu ɗauke da cikakkun bayanai daga ɗaruruwan maɗauran ra'ayi akai-akai, yawanci a cikin kewayon spectrum na electromagnetic da ke fitowa daga ultraviolet (350 nm) har sai kusa da tsakiyar infrared (har zuwa 2500 nm).
Abin da ya bambanta wannan fasaha shi ne Kowane pixel a cikin hoton da aka ƙirƙira ya ƙunshi cikakken bakan, wanda ke ba da damar gano kayan ta hanyar “sa hannu na musamman.” Wadannan sa hannu na bakan suna nuna halaye na zahiri da sinadarai na abin da ake lura da su, suna sanya firikwensin hyperspectral ya zama ainihin kayan aiki mara lalacewa don cikakken ganewa da saka idanu na kayan, yadudduka, ko abubuwa.
Ta yaya hotunan hyperspectral ke aiki?
La hotunan hyperspectral Ya ƙunshi ɗauka da sarrafa bayanai daga bakan na lantarki da abubuwa ke nunawa ko fitarwa. Na'urar firikwensin yana raba wannan bakan zuwa ɗimbin ƙunƙuntattun makada, yana samar da hoto mai girma uku wanda kuma aka sani da hyperspectral cube, tare da ma'auni guda biyu da girma mai ban mamaki daya.
Wannan "cube" yana ba da damar bincikar ƙarfin haske a tsayin raƙuman ruwa daban-daban don kowane pixel a cikin hoton. Wannan yana haifar da keɓaɓɓen bayanin martaba na kowane wurin da aka lura, yana ba da babban ikon nuna bambanci tsakanin kayan waɗanda zasu iya bayyana iri ɗaya da ido tsirara.
A bayyane aikace-aikace zai iya zama gano ruɓaɓɓen ɓangaren 'ya'yan itace ba tare da buƙatar yanke shi ba, tun da irin abubuwan da ke tattare da lafiyar jiki da lalacewa sun bambanta ko da ba a yarda da shi ba.
Yaya ya bambanta da na'urori masu auna sigina?
Na'urori masu auna firikwensin da yawa kuma suna ɗaukar bayanan gani amma suna yin haka a cikin iyakataccen adadin makada, yawanci 5 a 10, waɗanda ba lallai ba ne su kasance masu haɗuwa. Waɗannan makada yawanci sun haɗa da ganuwa ganuwa (ja, kore, da shuɗi) da wasu makada na kusa da infrared.
Hyperspectral firikwensin, a gefe guda, rikodin ɗaruruwan ƙunƙunƙun maɗaukaki ne, wanda ke bayar da a ƙudurin gani sosai. Saboda wannan, na'urori masu auna firikwensin hyperspectral na iya gano daidai sinadaran abun da ke ciki ko gano kayan da ke da kaddarori masu kama da juna, wani abu da ba zai yiwu ba tare da na'urori masu auna firikwensin da yawa.
Abũbuwan amfãni da fasaha halaye na fasahar hyperspectral
Tsarin hyperspectral yana ba da fa'idodin fasaha da yawa waɗanda ke sanya su na musamman don aikace-aikacen ci gaba:
- Ma'auni mara lamba: Tun da waɗannan kyamarori ne, ana iya ɗaukar bayanai ba tare da taɓa abin ba.
- Hanyar da ba ta lalacewa: abu ba ya canzawa ko lalacewa lokacin da aka bincika.
- Babban keɓancewa: damar rarrabe ko da ƙananan bambance-bambance tsakanin abubuwa masu kama da juna, godiya ga babban ƙudurinsa.
- Yiwuwar auna ainihin-lokaci: Akwai mafita waɗanda ke ba ku damar ɗaukar hoto da bincika hotuna nan take, har ma a cikin mahallin masana'antu.
- Juyawa a yanayin haske: Ana iya saita su don aiki tare da nau'ikan haske daban-daban, kamar infrared ko haske mai sarrafawa.
Amma ga fasahar amfaniAkwai hanyoyi da yawa. Wasu kyamarori suna amfani da nau'in Fabry-Perot fil ɗin interferometric da aka yi amfani da su kai tsaye zuwa na'urori masu auna firikwensin, wanda ke ba da damar rage tsarin, rage farashi, kuma ya sa ya zama mai ɗaukar hoto. Wasu kuma suna amfani da dabarun dubawa kamar "tsintsiya", wanda ya ƙunshi ɗaukar layin abu a kowane lokaci, motsa firikwensin don gina cikakken hoto.
Spectral da ƙudirin sarari
Ofaya daga cikin mafi kyawun fasalulluka na firikwensin hyperspectral shine girman su ƙuduri na gani, wanda ke ba da damar bambance tsakanin raƙuman raƙuman ruwa tare da ƙananan rabuwa, har ma 10 zuwa 20 nmWannan yana fassara zuwa mafi girman iyawa don gane sa hannu na gani.
Duk da haka, wannan amfani sau da yawa yana tare da a ƙananan ƙudurin sararin samaniya, tun da adadin bayanan da firikwensin ke buƙatar ɗaukarwa yana ƙaruwa tare da ƙari da yawa da yawa. Sabanin haka, na'urori masu auna firikwensin da yawa yawanci suna da ƙananan makada amma suna kama su da ƙudurin sararin samaniya.
Girman, sarrafa bayanai da rikitarwa
Adadin bayanan da aka samar ta hotuna masu tsauri yana da girma. Wannan bayanai ne masu girma uku waɗanda ke buƙatar a hadaddun sarrafa kwamfuta da software na musamman. Wannan bincike yakan haɗa da fasahohin chemometrics ko algorithms koyon injin don gano alamu a cikin sa hannu na gani.
Saboda haka, daya daga cikin kalubalen da wannan fasaha ke fuskanta a halin yanzu shine ingantaccen ajiya da saurin bincike na bayanaiAbin farin ciki, ana samun ƙarin mafita waɗanda ke sauƙaƙe waɗannan kayan aikin don amfani da su, har ma a cikin saitunan masana'antu ko filin.
Yaushe za a yi amfani da na'urori masu auna sigina tare da na'urori masu yawa?
Zaɓin tsakanin waɗannan fasahohin ya dogara da manufar ƙarshe. multispectral na'urori masu auna firikwensin yawanci mai rahusa, mai saurin aiwatarwa da ƙarancin rikitarwa, sanya su manufa don ayyuka inda ba a buƙatar cikakken cikakken bayani ba.
Duk da haka, idan bincike ya buƙaci babban madaidaici da bambanci mai kyau tsakanin kayan, Kamar yadda lamarin yake a cikin biomedicine, kula da inganci ko ganewar ma'adinai, to, firikwensin hyperspectral ya fi dacewa a fili.
A yawancin lokuta, ana iya haɗa fasahohin biyu har ma don cin gajiyar fa'idodinsu.
Mafi mashahuri aikace-aikace na hyperspectral hoto
Na'urori masu auna sigina suna da jerin haɓakar aikace-aikace, gami da:
- Noma da amfanin gona: kimanta lafiyar shuka, gano cututtuka ko damuwa ruwa, nazarin abinci mai gina jiki, da taswirar nau'in.
- Masana'antar abinci: kula da ingancin mara lalacewa, gano jikin waje, nazarin abinci mai gina jiki da rarrabawa ta atomatik.
- Medicine da Biosciences: bincike na nama, ganewar asali mara amfani, gano raunuka ko rashin daidaituwa na salon salula.
- Mining da Geology: daidaitaccen gano ma'adinai, taswirar ajiya, da nazarin ƙasa.
- Kula da muhalli: gano gurbacewar iska a cikin ruwa da iska, lura da dausayi ko gobara.
- Tsaro da tsaro: gano ɓoyayyun abubuwa, sinadarai ko ci-gaba na sa ido.
- Archeology da fasaha: nazarin pigment, adana ayyuka da gano jabu.
- Masana'antar harhada magunguna: sarrafa tsari da amincin samfur.
Fahimtar fasaha a kasuwa
Akwai fasahohi iri-iri da samfuran da suka haɓaka takamaiman mafita don aikace-aikace daban-daban. Misali:
- Nireos HERA: Yana amfani da Fourier transform (FT) spectroscopy, yana ba da daidaito mai girma da ingantaccen kwanciyar hankali, har ma a cikin yanayin masana'antu masu girgiza.
- HAIP-Baƙar fata: Ya dogara da fasahar “push-tsintsiya” tare da daidaitawa don tsayayyen yanayi da tsarin ɗaukakawa, kamar kyamarorin hannu ko tsarin da aka saka a cikin jirage marasa matuƙa.
- SILIYA: Ƙwarewa a cikin nau'in kyamarori masu yawa da yawa waɗanda ke ba da damar ɗaukar makada da yawa lokaci guda godiya ga masu tacewa akan CMOS ko InGaAs firikwensin.
Godiya ga waɗannan ci gaban, wannan fasaha tana ƙara samun sassauƙa, daidaitawa, da samun dama ga sassa da yawa.
Amincewa da na'urori masu auna sigina a fagage daban-daban suna wakiltar dama don ƙirƙira da ke ba da damar ƙarin cikakkun bayanai da zurfafa tattara bayanai, sauƙaƙe ingantaccen sanarwa da ingantaccen yanke shawara ga kowane sashe.
